Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

34.11: Water- en mineraalacquisitie
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Water and Mineral Acquisition
 
TRANSCRIPT

34.11: Water and Mineral Acquisition

34.11: Water- en mineraalacquisitie

Specialized tissues in plant roots have evolved to capture water, minerals, and some ions from the soil. Roots exhibit a variety of branching patterns that facilitate this process. The outermost root cells have specialized structures called root hairs that increase the root surface, thus increasing soil contact. Water can passively cross into roots, as the concentration of water in the soil is higher than that of the root tissue. Minerals, in contrast, are actively transported into root cells.

Soil has a negative charge, so positive ions tend to remain attached to soil particles. To circumvent this, roots pump carbon dioxide into the soil, which spontaneously breaks down, releasing positively charged protons (H+) into the soil. These protons displace soil-associated positively charged ions that are available to be pumped into the root tissue, a process called cation exchange. Negatively charged anions exploit the tendency of H+ ions to diffuse down their concentration gradient and back into root cells using co-transport: ions like Cl- are cotransported into the root tissue in association with H+ ions.

Molecules can travel into the core of the root tissue, called the stele, by two routes. Apoplastic transport is the movement of molecules in the spaces created between the continuous cell walls of neighboring cells and their corresponding membranes. In contrast, symplastic transport is the movement of molecules through the cytoplasm of plant cells, which utilizes cellular junctions called plasmodesmata, which allow the free cytoplasmic passage of molecules between adjacent cells. In order to enter the stele, molecules must move into the symplast, as Casparian strips located in the root's endodermis prevent passage of solutes in the apoplast from entering the stele. Therefore, in order to enter into the symplast, solutes must pass through a cell's semipermeable membrane, protecting cells from toxic or unwanted molecules from the soil.

Gespecialiseerde weefsels in plantenwortels zijn geëvolueerd om water, mineralen en sommige ionen uit de bodem op te vangen. Wortels vertonen een verscheidenheid aan vertakkingspatronen die dit proces vergemakkelijken. De buitenste wortelcellen hebben gespecialiseerde structuren, wortelharen genaamd, die het worteloppervlak vergroten en zo het contact met de grond vergroten. Water kan passief de wortels binnendringen, omdat de concentratie van water in de bodem hoger is dan die van het wortelweefsel. Mineralen worden daarentegen actief naar de wortelcellen getransporteerd.

Bodem heeft een negatieve lading, dus positieve ionen blijven meestal gehecht aan bodemdeeltjes. Om dit te omzeilen pompen wortels kooldioxide in de grond, die spontaan afbreekt en positief geladen protonen (H + ) in de grond vrijkomt. Deze protonen verdringen met de grond geassocieerde positief geladen ionen die beschikbaar zijn om in het wortelweefsel te worden gepompt, een proces dat kationuitwisseling wordt genoemd. Negatief geladen anionen maken gebruik van de neiging van H + -ionen om dei te diffunderenr concentratiegradiënt en terug in wortelcellen met behulp van co-transport: ionen zoals Cl- worden samen met H + -ionen in het wortelweefsel getransporteerd.

Moleculen kunnen via twee routes de kern van het wortelweefsel, de stele genaamd, bereiken. Apoplastisch transport is de beweging van moleculen in de ruimtes die zijn gecreëerd tussen de continue celwanden van aangrenzende cellen en hun overeenkomstige membranen. Symplastisch transport daarentegen is de beweging van moleculen door het cytoplasma van plantencellen, waarbij gebruik wordt gemaakt van cellulaire verbindingen, plasmodesmata genaamd, die de vrije cytoplasmatische doorgang van moleculen tussen aangrenzende cellen mogelijk maken. Om de stèle binnen te komen, moeten moleculen de symplast binnengaan, omdat Casparian-stroken in de endodermis van de wortel voorkomen dat opgeloste stoffen in de apoplast de stele binnendringen. Daarom moeten opgeloste stoffen, om de symplast binnen te gaan, door het semipermeabele membraan van een cel gaan en de cellen beschermen tegen giftige of ongewenstemoleculen uit de bodem.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter